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JP2002086713A - On-demand ink jet printing head - Google Patents

On-demand ink jet printing head

Info

Publication number
JP2002086713A
JP2002086713A JP2000279072A JP2000279072A JP2002086713A JP 2002086713 A JP2002086713 A JP 2002086713A JP 2000279072 A JP2000279072 A JP 2000279072A JP 2000279072 A JP2000279072 A JP 2000279072A JP 2002086713 A JP2002086713 A JP 2002086713A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
ink
ink jet
print head
jet print
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000279072A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshinari Suzuki
能成 鈴木
Takuji Torii
卓爾 鳥居
Kenji Yamada
健二 山田
Osamu Machida
治 町田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koki Holdings Co Ltd
Original Assignee
Hitachi Koki Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Koki Co Ltd filed Critical Hitachi Koki Co Ltd
Priority to JP2000279072A priority Critical patent/JP2002086713A/en
Publication of JP2002086713A publication Critical patent/JP2002086713A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-demand ink jet printing head of a piezoelectric element system which can protect piezoelectric elements and electric circuits connected to the elements and can flexibly meet temperature and pressure changes with the superior reliability and long life. SOLUTION: The on-demand ink jet printing head has part of the piezoelectric elements and a wiring line connected to the elements sealed, with a pressure control mechanism set to part of the sealed chamber.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タが発生する圧力によってインク滴を飛翔させ、記録媒
体にインク像を形成するインクジェットプリンタのプリ
ントヘッドに関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a print head of an ink jet printer that forms an ink image on a recording medium by causing ink droplets to fly by pressure generated by a piezoelectric actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のオンデマンド型インクジェットプ
リンタのプリントヘッドにおいて、インクを噴射する方
式としては電気ヒータによりインク中に気泡を発生させ
てインクを噴射するサーマル方式と、圧電素子を用いて
加圧室の壁面の一部を変形させ、インクを噴射する圧電
素子方式とがある。
2. Description of the Related Art In a conventional print head of an on-demand type ink jet printer, a method of ejecting ink includes a thermal method in which bubbles are generated in ink by an electric heater to eject ink, and a pressure method using a piezoelectric element. There is a piezoelectric element type in which a part of a wall surface of a chamber is deformed to eject ink.

【0003】サーマル方式はホトリソグラフィの技術に
より微細な加工が可能で、ノズルピッチを100μm以
下に出来るという長所があるが、連続噴射の際の周波数
が10kHz程度に限られ、且つ寿命が数億回の噴射に
とどまるという短所がある。
The thermal method has the advantage that fine processing can be performed by photolithography technology and the nozzle pitch can be reduced to 100 μm or less. However, the frequency at the time of continuous injection is limited to about 10 kHz and the life is several hundred million times. There is a disadvantage that stays in the injection of.

【0004】一方、圧電素子方式は圧電素子の変位量が
小さいのでインク噴射のためには加圧室の振動板表面積
を大きくする必要があり、そのためノズルピッチを10
0μm程度までしか小さくできない。しかし、駆動周波
数は圧電素子の形状に依存するので20kHz以上にす
ることができ、印刷速度の高速化に適した方式といえ
る。また、サーマル方式と違ってインクの種類を選ばな
いという利点もある。
On the other hand, in the piezoelectric element method, since the displacement of the piezoelectric element is small, it is necessary to increase the surface area of the diaphragm of the pressurizing chamber for ink ejection.
It can only be reduced to about 0 μm. However, since the driving frequency depends on the shape of the piezoelectric element, the driving frequency can be set to 20 kHz or more, which can be said to be a method suitable for increasing the printing speed. Another advantage is that, unlike the thermal method, the type of ink is not selected.

【0005】しかし、図9に示すように圧電素子方式
は、圧電素子や導電性接着剤やそれに接続される電極な
どが剥き出しになっており、使用するインクが導電性の
場合、ノズル部材に付着したインク26の流れ込みやイ
ンクミスト27がそれらに付着すると、本来圧電素子に
流れるべき電流がリークしたり、あるいは他の圧電素子
に流れ込み、正常なインク吐出量を得られないばかり
か、駆動していないノズルから吐出して出力画像の乱れ
を起し、最悪には、プリンタ制御回路の破損を引き起こ
す。
However, as shown in FIG. 9, in the piezoelectric element method, the piezoelectric element, the conductive adhesive and the electrodes connected thereto are exposed, and when the ink used is conductive, it adheres to the nozzle member. When the ink 26 flows or the ink mist 27 adheres to them, the current which should originally flow to the piezoelectric element leaks or flows into another piezoelectric element, so that not only a normal ink discharge amount cannot be obtained, but also the drive is performed. Discharge from the missing nozzles causes disturbance of the output image, and in the worst case, damage to the printer control circuit.

【0006】上述したような圧電素子や導電性接着剤や
それに接続される電極など部分とインクとの接触を防止
するために、密閉部材で密閉し、短絡を防ぐことが考え
られる。ところが、圧電素子や導電性接着剤やそれに接
続される電極を密閉すると、長時間連続的にインクを吐
出させることにより圧電素子が発熱し、内気圧が上昇
し、外気圧と圧力差が生じ、振動板に変形が起こり、イ
ンク吐出特性に悪影響を及ぼす問題があった。また、内
気圧と大気圧に差が生じる原因として、使用する地域や
気候によっても大気圧の変動が起こり、プリントヘッド
を空輸する際にも大きな圧力差が生じる。最悪の場合、
圧電素子と振動板との接着剥がれが生じヘッドが破損す
る恐れがあった。
In order to prevent the above-mentioned piezoelectric elements, conductive adhesives, electrodes connected thereto and the like from coming into contact with the ink, it is conceivable to seal them with a sealing member to prevent short circuits. However, when the piezoelectric element, the conductive adhesive, and the electrodes connected to the element are sealed, the piezoelectric element generates heat by continuously discharging ink for a long time, the internal pressure increases, and a pressure difference occurs between the external pressure and the external pressure. There has been a problem that the diaphragm is deformed and adversely affects ink ejection characteristics. In addition, as a cause of the difference between the internal pressure and the atmospheric pressure, the atmospheric pressure also varies depending on the region or the climate in which the internal pressure is used, and a large pressure difference is generated even when the print head is transported by air. at the worst case,
The adhesion between the piezoelectric element and the vibration plate may be peeled off, and the head may be damaged.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の課題を解決するものでその目的とするところは、
圧電素子及びそれに接続される配線がインクによってシ
ョートすることを防止し、かつ外部環境や使用条件によ
って特性が変化することがなく信頼性が高い、長寿命の
オンデマンド型インクジェットプリントヘッドを提供す
ることである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves such a conventional problem, and its object is to solve the following problems.
Provided is a long-life, on-demand ink-jet printhead which prevents a piezoelectric element and a wiring connected thereto from being short-circuited by ink, and has high reliability without changing characteristics due to an external environment or use conditions. It is.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、インクを蓄える圧力室と、電気
信号の印加により前記圧力室内に圧力変動を発生させる
圧力発生手段と、圧力室の壁面の少なくとも一部を形成
して前記圧力発生手段と連結されている振動板と、前記
圧力室にインクを供給する流路であるリストリクタと、
該リストリクタにインクを供給する共通インク通路を有
するハウジングと、インク滴を前記圧力室から吐出する
ノズルを有するインクジェットプリントヘッドにおい
て、前記振動板、圧力発生手段及びそれに電気信号を印
可するための配線の一部を密閉して大気と連通しない構
造とし、かつ密閉された空間の気圧を大気圧と同じ圧力
に調整する圧力調整機構を具備した。
According to the present invention, there is provided a pressure chamber for storing ink, pressure generating means for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by applying an electric signal, and A diaphragm that forms at least a part of a wall surface and is connected to the pressure generating unit, a restrictor that is a flow path that supplies ink to the pressure chamber,
In a housing having a common ink passage for supplying ink to the restrictor and an ink jet print head having a nozzle for discharging ink droplets from the pressure chamber, the vibration plate, the pressure generating means, and wiring for applying an electric signal thereto Is closed so as not to communicate with the atmosphere, and a pressure adjusting mechanism for adjusting the pressure of the sealed space to the same pressure as the atmospheric pressure is provided.

【0009】上述した圧力調整機構は、密閉部分を構成
する部材の一部が薄い膜からなる弾性材料で構成されて
いる。または、密閉部を構成する部材の一部に設けられ
た大気と連通する穴と、該穴に不揮発性の高粘度液体が
注入された構造となっている。あるいは、密閉部分を構
成する部材の一部に大気と連通するべく開けられた穴
と、その一部が該穴の内壁形状にならう弾性材料で構成
され、穴の長さ方向に自由に移動し得る部材とで構成さ
れている。
In the above-described pressure adjusting mechanism, a part of a member constituting a closed portion is made of an elastic material made of a thin film. Alternatively, it has a structure in which a hole provided in a part of a member constituting the sealing portion and communicating with the atmosphere, and a non-volatile high-viscosity liquid is injected into the hole. Alternatively, a hole formed in a part of the member constituting the sealed portion to communicate with the atmosphere, and a part thereof is formed of an elastic material following the inner wall shape of the hole, and is freely movable in the length direction of the hole. And members that can be used.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一例を図面を参照
して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】図1は、本発明のインクジェットプリント
ヘッドの主要部の構造を説明する分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the structure of a main part of an ink jet print head according to the present invention.

【0012】図において、2は複数のノズル1を形成し
たオリフィスプレートである。ノズル1の開口形状の加
工精度はインクジェットプリントヘッドのインク吐出特
性に大きな影響を及ぼす。複数のノズル1間においてこ
れらのノズル精度ばらつきを低く押さえるため、オリフ
ィスプレート2の製法は高い加工精度が要求される。こ
のためオリフィスプレート2はステンレスの精密プレス
法、レーザ加工法またはニッケルの電鋳加工等により形
成する。
In FIG. 1, reference numeral 2 denotes an orifice plate on which a plurality of nozzles 1 are formed. The processing accuracy of the opening shape of the nozzle 1 has a great influence on the ink ejection characteristics of the ink jet print head. In order to suppress these nozzle accuracy variations among the plurality of nozzles 1 to a low level, the method of manufacturing the orifice plate 2 requires high processing accuracy. For this purpose, the orifice plate 2 is formed by precision pressing of stainless steel, laser processing, electroforming of nickel, or the like.

【0013】オリフィスプレート2には、圧力室3が形
成されたチャンバプレート4、及びインク供給路10と
圧力室3とを連結し、かつ圧力室3へのインク流入を制
御するリストリクタ5を形成したリストリクタプレート
6を、位置決めして接合する。
The orifice plate 2 has a chamber plate 4 in which a pressure chamber 3 is formed, and a restrictor 5 which connects the ink supply passage 10 to the pressure chamber 3 and controls the flow of ink into the pressure chamber 3. The restricted restrictor plate 6 is positioned and joined.

【0014】更に、圧電アクチュエータ13の圧力を効
率よく圧力室に伝えるための振動板7と、共通インク通
路10からリストリクタ5に流入するインク中のゴミ等
を取り除くフィルタ部8を形成したダイアフラムプレー
ト9と、共通インク通路10を形成したハウジング11
とを同じように位置決めして接合する。
Further, a diaphragm plate formed with a vibration plate 7 for efficiently transmitting the pressure of the piezoelectric actuator 13 to the pressure chamber and a filter portion 8 for removing dust and the like in the ink flowing into the restrictor 5 from the common ink passage 10. 9 and a housing 11 having a common ink passage 10 formed therein
And are similarly positioned and joined.

【0015】前述したチャンバプレート4、リストリク
タプレート6、ダイアフラムプレート9は、ステンレス
材のエッチング加工法またはニッケル材の電鋳加工法に
て作る。ハウジング11はステンレス材の切削加工等で
形成し、外部インクタンクからインクを共通インク通路
10まで導くインク導入パイプ20を接合する。
The above-described chamber plate 4, restrictor plate 6, and diaphragm plate 9 are formed by a stainless steel etching method or a nickel material electroforming method. The housing 11 is formed by cutting stainless steel or the like, and is joined to an ink introduction pipe 20 for leading ink from an external ink tank to the common ink passage 10.

【0016】最後に、複数の積層圧電体素子14と、そ
れを固定する支持基板16からなる圧電アクチュエータ
13を位置決めして接合する。本発明の圧電アクチュエ
ータ13を製作する順序は、まず支持基板16に積層圧
電体素子棒を複数本並べて接着・固定し、その後、積層
圧電体素子棒をダイシングソー、ワイヤソー等を利用し
た切断により分割する。この時、分割された各々の積層
圧電体素子14は圧力室の一つずつに対応するようにな
っている。
Finally, a plurality of laminated piezoelectric elements 14 and a piezoelectric actuator 13 comprising a support substrate 16 for fixing the same are positioned and joined. The order of manufacturing the piezoelectric actuator 13 of the present invention is as follows. First, a plurality of laminated piezoelectric element bars are arranged and adhered and fixed on the support substrate 16, and then the laminated piezoelectric element rods are divided by cutting using a dicing saw, a wire saw or the like. I do. At this time, each of the divided laminated piezoelectric elements 14 corresponds to one of the pressure chambers.

【0017】更には支持基板16にはそれぞれの積層圧
電体素子14に外部駆動回路から独立した電気信号を送
るための個別電極17及び共通電極18が形成されてい
る。外部駆動回路から選択的な電気信号が圧電体素子1
4に印可されることにより、圧電体素子14はひずみを
生じる。圧電体素子14は高剛性の支持基板16上に接
合されているため、振動板7に優先的に変位を与え圧力
室3の圧力を高める。
Further, on the support substrate 16, an individual electrode 17 and a common electrode 18 for transmitting an electric signal independent of an external drive circuit to each of the laminated piezoelectric elements 14 are formed. Selective electric signal from the external drive circuit is applied to the piezoelectric element 1
4, the piezoelectric element 14 is distorted. Since the piezoelectric element 14 is joined to the high-rigidity support substrate 16, the diaphragm 7 is preferentially displaced to increase the pressure in the pressure chamber 3.

【0018】以上、本例にて説明するインクジェットプ
リントヘッドはこうした原理によってノズル1からイン
クを吐出して記録媒体上にインク画像を形成する装置に
用いられる。
As described above, the ink jet print head described in this embodiment is used in an apparatus that forms an ink image on a recording medium by discharging ink from the nozzles 1 based on such a principle.

【0019】なお、本例では、配列ピッチは37.5分
の1インチ、約677μmとしたが、ノズル数、列数、
及びユニット構成はどの様な組み合わせでも限定される
ものではない。
In this example, the arrangement pitch was set to 1/3 inch inch and about 677 μm, but the number of nozzles, the number of rows,
The unit configuration is not limited to any combination.

【0020】図2は本発明となるプリントヘッドの部分
断面図である。
FIG. 2 is a partial sectional view of a print head according to the present invention.

【0021】圧電アクチュエータ13は支持基板16と
積層圧電体素子14とで構成される。積層圧電体素子1
4は弾性材料12を介して振動板7と接合されている。
振動板7とチャンバプレート4とで圧力室3を構成して
いる。圧力室3内の圧力は振動板7が変形する事により
急激に変動する。支持基板16には個別電極17と共通
電極18が形成されていて、積層圧電体素子14と導電
性接合部材15で電気的に接続されている。外部駆動回
路から選択的な電気信号が積層圧電体素子14に印可さ
れることにより積層圧電体素子14はノズル1へ向かう
方向に変位を発生する。この変位により弾性部材12を
介して振動板7が変形し圧力室3内に充填されたインク
は加圧され、ノズル1からインク滴となって吐出する。
The piezoelectric actuator 13 includes a support substrate 16 and a laminated piezoelectric element 14. Multilayer piezoelectric element 1
Reference numeral 4 is connected to the diaphragm 7 via an elastic material 12.
The diaphragm 7 and the chamber plate 4 constitute the pressure chamber 3. The pressure in the pressure chamber 3 fluctuates rapidly due to the deformation of the diaphragm 7. An individual electrode 17 and a common electrode 18 are formed on the support substrate 16, and are electrically connected to the laminated piezoelectric element 14 by a conductive bonding member 15. When a selective electric signal is applied to the laminated piezoelectric element 14 from an external drive circuit, the laminated piezoelectric element 14 generates a displacement in a direction toward the nozzle 1. Due to this displacement, the diaphragm 7 is deformed via the elastic member 12, and the ink filled in the pressure chamber 3 is pressurized and ejected from the nozzle 1 as ink droplets.

【0022】上述したプリントヘッドにおいて、本発明
では、振動板7及びハウジング11および密閉部材21
によって密閉室21aを構成し、この密閉室21a内の
振動板7に弾性部材12で接合されている積層圧電体素
子14と、積層圧電体素子14、個別電極17及び共通
電極18を接続する導電性接着剤15が外気と遮断され
た構造でとなっている。更に、密閉室21aの内気圧
と、その外側の大気圧との差を解消するために、ハウジ
ング11に穴を開け、一部が薄膜で形成された圧力調整
部材22を装着し、圧力調整を行えるようにした。この
場合、圧力調整部材22は十分に伸縮性のある弾性体と
し、内外の圧力差に応じて破線22aのように自由に変
形するものとする。また、密閉室21aを構成している
部材の酸化防止及び結露防止のために、密閉室21aに
乾燥窒素等のガスを封入しても良い。
In the print head described above, according to the present invention, the diaphragm 7, the housing 11, and the sealing member 21 are provided.
A sealed chamber 21a is formed by the elastic member 12 and the laminated piezoelectric element 14, which is joined to the vibration plate 7 in the sealed chamber 21a by the elastic member 12, and a conductive element for connecting the laminated piezoelectric element 14, the individual electrode 17, and the common electrode 18. The structure is such that the adhesive 15 is shielded from the outside air. Further, in order to eliminate the difference between the internal pressure of the closed chamber 21a and the atmospheric pressure outside the closed chamber 21a, a hole is formed in the housing 11 and a pressure adjusting member 22 partially formed of a thin film is mounted to adjust the pressure. I was able to do it. In this case, the pressure adjusting member 22 is made of an elastic body having sufficient elasticity, and is freely deformed as shown by a broken line 22a according to a pressure difference between the inside and the outside. Further, a gas such as dry nitrogen may be sealed in the closed chamber 21a in order to prevent oxidation and dew condensation of the members constituting the closed chamber 21a.

【0023】なお、図3に示すように圧力調整部材22
をジャバラ、もしくは波板構造にすることにより、調整
時に圧力調整部材22が大きく変形することができるの
で、より多大な圧力変動に対応可能である。
Incidentally, as shown in FIG.
By using a bellows or corrugated structure, the pressure adjusting member 22 can be greatly deformed at the time of adjustment, so that it is possible to cope with a greater pressure fluctuation.

【0024】例として、密閉したときの気圧を1気圧、
温度を25℃としたとき、大気圧が20%減少し、内部
温度が75℃に変化すると、ボイル・シャルルの法則に
より体積が密閉したときの約146%になる。また、大
気圧が20%増加し、内部温度が−50℃に変化する
と、密閉したときの体積の約62%になる。よって約±
38〜46%の体積変化が起こることがわかる。これは
極端な例ではあるが、このような体積変化が起こっても
圧力調整部材22の表面積を十分に広くし、伸縮性に優
れた材質とすることで圧力調整を行うことが可能であ
る。
As an example, the pressure at the time of sealing is 1 atm.
When the temperature is 25 ° C., when the atmospheric pressure is reduced by 20% and the internal temperature is changed to 75 ° C., the volume becomes about 146% when the volume is closed according to Boyle-Charles law. When the atmospheric pressure increases by 20% and the internal temperature changes to −50 ° C., the volume becomes about 62% of the volume when sealed. Therefore about ±
It can be seen that a volume change of 38-46% occurs. Although this is an extreme example, even when such a volume change occurs, the pressure can be adjusted by increasing the surface area of the pressure adjusting member 22 sufficiently and using a material having excellent elasticity.

【0025】図4は、振動板7、ハウジング11、密閉
部材21及び密閉部材23とによって密閉室21aを構
成し、この密閉室21a内に、振動板7に弾性部材12
で接合されている積層圧電体素子14と、積層圧電体素
子14と個別電極17及び共通電極18を接続する導電
性接着剤15が外気との連通を遮断した状態となってい
る。本構成において、密閉室21aの内気圧と、その外
側の大気圧との差を解消するために、ジャバラ構造を有
する密閉部材23を接着剤23aにより固定して圧力調
整を行えるようにした。密閉部材23は十分に伸縮性の
ある弾性体とし、内外の圧力差に応じて自由に変形する
ものである。また、密閉室21aを構成している部材の
酸化防止及び結露防止のために、密閉室21aに乾燥窒
素等のガスを封入しても良い。
FIG. 4 shows a closed chamber 21a composed of the diaphragm 7, the housing 11, the sealing member 21 and the sealing member 23, and the elastic member 12
And the conductive adhesive 15 for connecting the laminated piezoelectric element 14 with the individual electrodes 17 and the common electrode 18 blocks communication with the outside air. In this configuration, in order to eliminate the difference between the internal pressure of the closed chamber 21a and the atmospheric pressure outside the closed chamber 21a, the sealing member 23 having a bellows structure is fixed with an adhesive 23a so that the pressure can be adjusted. The sealing member 23 is made of an elastic body having sufficient elasticity, and is freely deformed according to a pressure difference between the inside and the outside. Further, a gas such as dry nitrogen may be sealed in the closed chamber 21a in order to prevent oxidation and dew condensation of the members constituting the closed chamber 21a.

【0026】図5は、振動板7、ハウジング11及び密
閉部材21によって密閉室21aを構成し、この密閉室
21a内に振動板7に弾性部材12で接合されている積
層圧電体素子14と、積層圧電体素子14と個別電極1
7および共通電極18を接続する導電性接着剤15が外
気との連通を遮断された構造となっている。そして、密
閉室21aの内気圧と、その外側の大気圧との差を解消
するために、ハウジング11に薄肉部11aを設け、圧
力調整を行えるようにした。この薄肉部11aは振動板
7よりも十分に広い表面積で、かつ伸縮性の大きい構造
とし、外気圧の変動によって振動板7が変形することな
く薄肉部11aで圧力差を解消することを可能とした。
また、密閉室21aを構成している部材の酸化防止及び
結露防止のために、密閉室21aに乾燥窒素等のガスを
封入しても良い。
FIG. 5 shows a sealed chamber 21a constituted by the vibration plate 7, the housing 11, and the sealing member 21, in which a laminated piezoelectric element 14 joined to the vibration plate 7 by an elastic member 12; Multilayer piezoelectric element 14 and individual electrode 1
The conductive adhesive 15 connecting the electrode 7 and the common electrode 18 has a structure in which communication with the outside air is cut off. In order to eliminate the difference between the internal pressure of the closed chamber 21a and the atmospheric pressure outside the closed chamber 21a, a thin portion 11a is provided in the housing 11 so that the pressure can be adjusted. The thin portion 11a has a structure with a sufficiently large surface area and a large elasticity compared to the diaphragm 7 so that the pressure difference can be eliminated by the thin portion 11a without deformation of the diaphragm 7 due to a change in the outside air pressure. did.
Further, a gas such as dry nitrogen may be sealed in the closed chamber 21a in order to prevent oxidation and dew condensation of the members constituting the closed chamber 21a.

【0027】図6は、振動板7、ハウジング11及び密
閉部材21によって密閉室21aを構成し、この密閉室
21a内に振動板7に弾性部材12で接合されている積
層圧電体素子14と、積層圧電体素子14と個別電極1
7及び共通電極18を接続する導電性接着剤15が外気
との連通を遮断した状態となっている。ここで、密閉室
21aの内気圧と、その外側の大気圧との差を解消する
ために、ハウジング11に穴を開け、そこに流動可能な
高粘度液体(例えばグリース)部材24を注入し、圧力
調整を行えるようにした。高粘度液体24は、不揮発性
で粘性が高く、図面上で左右に移動することにより内外
の圧力差を解消することが可能である。
FIG. 6 shows a sealed chamber 21a constituted by the vibration plate 7, the housing 11, and the sealing member 21, in which the laminated piezoelectric element 14 joined to the vibration plate 7 by the elastic member 12; Multilayer piezoelectric element 14 and individual electrode 1
The conductive adhesive 15 connecting the common electrode 7 and the common electrode 18 is in a state of blocking communication with the outside air. Here, in order to eliminate the difference between the internal pressure of the closed chamber 21a and the atmospheric pressure outside the closed chamber 21a, a hole is made in the housing 11, and a flowable high-viscosity liquid (eg, grease) member 24 is injected therein. The pressure can be adjusted. The high-viscosity liquid 24 is non-volatile and highly viscous, and can eliminate internal and external pressure differences by moving left and right on the drawing.

【0028】また、図6の構成に代えて、図7に示すよ
うにハウジング11の穴にらせん構造を有する管路部材
24aを設け、この管路部材24aに高粘度液体24を
注入することにより、高粘度液体24の移動距離が大幅
に拡大し、より多大な圧力変動に対応可能である。ま
た、密閉室21aを構成している部材の酸化防止及び結
露防止のために、密閉室21aに乾燥窒素等のガスを封
入しても良い。
Instead of the structure shown in FIG. 6, a pipe member 24a having a helical structure is provided in a hole of the housing 11 as shown in FIG. 7, and a high-viscosity liquid 24 is injected into the pipe member 24a. In addition, the moving distance of the high-viscosity liquid 24 is greatly increased, and it is possible to cope with a greater pressure fluctuation. Further, a gas such as dry nitrogen may be sealed in the closed chamber 21a in order to prevent oxidation and dew condensation of the members constituting the closed chamber 21a.

【0029】図8は、振動板7、ハウジング11及び密
閉部材21によって密閉室21aを構成し、この密閉室
21a内に振動板7に弾性部材12で接合されている積
層圧電体素子14と、積層圧電体素子14と個別電極1
7および共通電極18を接続する導電性接着剤15が外
気との連通を遮断した状態となっている。そして、密閉
室21aの内気圧とその外側の大気圧との差を解消する
ために、ハウジング11に穴を開け、ピストン部材25
を埋め込み、圧力調整を行えるようにした。ピストン部
材25はガスケットの役割を果たす弾性部材25aを有
し、ピストンケース25bとの接点は非常に滑らかで、
図中、左右方向に自由に移動できるものである。その移
動をスムーズに行えるよう補助する目的更に気密性向上
のため、ピストンケース25bと弾性部材25aの接触
面に潤滑剤等を塗布しても良い。これにより僅かな圧力
変動に対応することが可能であり、かつピストン部材2
5が十分にストロークすることにより多大な圧力変動に
も対応可能である。また、密閉室21aを構成している
部材の酸化防止及び結露防止のために、密閉室21aに
乾燥窒素等のガスを封入しても良い。
FIG. 8 shows a sealed chamber 21a constituted by the vibration plate 7, the housing 11, and the sealing member 21, in which the laminated piezoelectric element 14 joined to the vibration plate 7 by the elastic member 12; Multilayer piezoelectric element 14 and individual electrode 1
The conductive adhesive 15 connecting the common electrode 7 and the common electrode 18 is in a state of blocking communication with the outside air. Then, in order to eliminate the difference between the internal pressure of the closed chamber 21a and the atmospheric pressure outside thereof, a hole is formed in the housing 11 and the piston member 25 is opened.
Embedded to allow pressure adjustment. The piston member 25 has an elastic member 25a serving as a gasket, and the contact point with the piston case 25b is very smooth.
In the figure, it can be freely moved in the left-right direction. A lubricant or the like may be applied to the contact surface between the piston case 25b and the elastic member 25a for the purpose of assisting the smooth movement and further improving the airtightness. Thereby, it is possible to cope with a slight pressure fluctuation and the piston member 2
5 can sufficiently cope with a large pressure fluctuation by a sufficient stroke. Further, a gas such as dry nitrogen may be sealed in the closed chamber 21a in order to prevent oxidation and dew condensation of the members constituting the closed chamber 21a.

【0030】[0030]

【発明の効果】上記のように圧電素子及びそれに接続さ
れる配線を密閉し、かつ圧力調整機構を設けることによ
り、圧電素子及びそれに接続される配線がインクによっ
てショートすることを防止し、更に圧力変動によりダイ
ヤフラムが変形するのを防止できるため、信頼性が高
く、長寿命のオンデマンド型インクジェットプリントヘ
ッドを提供することができる。
As described above, the piezoelectric element and the wiring connected thereto are hermetically sealed and a pressure adjusting mechanism is provided to prevent the piezoelectric element and the wiring connected thereto from being short-circuited by ink, and to further reduce the pressure. Since it is possible to prevent the diaphragm from being deformed due to the fluctuation, it is possible to provide an on-demand type ink jet print head having high reliability and long life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの主要部の構造説明斜視図。
FIG. 1 is a perspective view illustrating the structure of a main part of an inkjet print head as an example of the present invention.

【図2】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of an inkjet printhead as an example of the present invention.

【図3】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an ink jet print head as an example of the present invention.

【図4】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an inkjet printhead as an example of the present invention.

【図5】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of an inkjet print head as an example of the present invention.

【図6】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view of an inkjet print head as an example of the present invention.

【図7】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 7 is a partial cross-sectional view of an ink jet print head as an example of the present invention.

【図8】 本発明の一例となるインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 8 is a partial cross-sectional view of an inkjet print head as an example of the present invention.

【図9】従来の技術を説明するインクジェットプリント
ヘッドの部分断面図。
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of an ink jet print head illustrating a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1はノズル、2はオリフィスプレート、3は圧力室、4
はチャンバプレート、5はリストリクタ、6はリストリ
クタプレート、7は振動板、8はフィルタ部、9はダイ
アフラムプレート、10は共通インク通路、11はハウ
ジング、12は弾性材料、13は圧電アクチュエータ、
14は積層圧電体素子、15は導電性接合部材、16は
支持基板、17は個別電極、18は共通電極、19は接
続ケーブル、20はインク導入パイプ、21は密閉部
材、22は圧力調整部材、23は密閉部材、24はグリ
ース部材、25はピストン部材、26はインク、27は
インクミストである。
1 is a nozzle, 2 is an orifice plate, 3 is a pressure chamber, 4
Is a chamber plate, 5 is a restrictor, 6 is a restrictor plate, 7 is a vibration plate, 8 is a filter section, 9 is a diaphragm plate, 10 is a common ink passage, 11 is a housing, 12 is an elastic material, 13 is a piezoelectric actuator,
14 is a laminated piezoelectric element, 15 is a conductive bonding member, 16 is a support substrate, 17 is an individual electrode, 18 is a common electrode, 19 is a connection cable, 20 is an ink introduction pipe, 21 is a sealing member, and 22 is a pressure adjusting member. , 23 are a sealing member, 24 is a grease member, 25 is a piston member, 26 is ink, and 27 is an ink mist.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 町田 治 茨城県ひたちなか市武田1060番地 日立工 機株式会社内 Fターム(参考) 2C057 AF65 AG47 AG99 BA03 BA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Osamu Machida 1060 Takeda, Hitachinaka-shi, Ibaraki F-term in Hitachi Koki Co., Ltd. (reference) 2C057 AF65 AG47 AG99 BA03 BA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】インクを蓄える圧力室と、電気信号の印加
により前記圧力室内に圧力変動を発生させる圧力発生手
段と、圧力室の壁面の少なくとも一部を形成して前記圧
力発生手段と連結されている振動板と、前記圧力室にイ
ンクを供給する流路であるリストリクタと、該リストリ
クタにインクを供給する共通インク通路を有するハウジ
ングと、インク滴を前記圧力室から吐出するノズルを有
するインクジェットプリントヘッドにおいて、 前記振動板、圧力発生手段及びそれに電気信号を印可す
るための配線の一部を密閉して大気と連通しない構造と
し、かつ密閉された空間の気圧を大気圧と同じ圧力に調
整する圧力調整機構を具備したことを特徴としたインク
ジェットプリントヘッド。
1. A pressure chamber for storing ink, pressure generating means for generating pressure fluctuation in the pressure chamber by application of an electric signal, and at least a part of a wall surface of the pressure chamber being formed and connected to the pressure generating means. A diaphragm, a restrictor as a flow path for supplying ink to the pressure chamber, a housing having a common ink passage for supplying ink to the restrictor, and a nozzle for discharging ink droplets from the pressure chamber. In the ink jet print head, the diaphragm, the pressure generating means and a part of the wiring for applying an electric signal thereto are sealed so as not to communicate with the atmosphere, and the pressure of the sealed space is set to the same pressure as the atmospheric pressure. An ink jet print head comprising a pressure adjusting mechanism for adjusting.
【請求項2】前記圧力調整機構は、密閉部分を構成する
部材の一部が薄い膜からなる弾性材料で構成されたこと
を特徴とする請求項1記載のインクジェットプリントヘ
ッド。
2. An ink jet print head according to claim 1, wherein said pressure adjusting mechanism has a part of a member forming a closed portion made of an elastic material made of a thin film.
【請求項3】前記圧力調整機構は、密閉部を構成する部
材の一部に設けられた大気と連通する穴と、該穴に不揮
発性の高粘度液体が注入された構造であることを特徴と
する請求項1記載のオンデマンド型インクジェットプリ
ントヘッド。
3. The pressure adjusting mechanism is characterized in that it has a hole provided in a part of a member constituting a closed portion and communicating with the atmosphere, and a structure in which a non-volatile high-viscosity liquid is injected into the hole. The on-demand type ink jet print head according to claim 1.
【請求項4】前記圧力機構は、密閉部分を構成する部材
の一部に大気と連通するべく開けられた穴と、その一部
が該穴の内壁形状にならう弾性材料で構成され、穴の長
さ方向に自由に移動し得る部材とで構成されたことを特
徴とする請求項1記載のインクジェットプリントヘッ
ド。
4. The pressure mechanism comprises a hole formed in a part of a member constituting a closed part for communicating with the atmosphere, and a part of the hole formed of an elastic material conforming to the inner wall shape of the hole. 2. An ink jet print head according to claim 1, wherein said ink jet print head comprises a member which can move freely in the length direction.
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